О различных системах успокоения качки журнал писал много и подробно. Рассказывали о пассивных и активных способах стабилизации судна, разбирали преимущества электрических «плавников», удобства гироскопов… Но до сих пор не касались одной интересной темы — заблуждений и мифов, связанных с качкой и способами от нее избавиться. Вот некоторые из них.
Парадокс остойчивости
Наука о движении корпуса судна на волне развита достаточно хорошо. Современные математические модели позволяют относительно просто вычислять локальные ускорения, влияющие на комфорт пассажиров, и определять степень последствий, вычитая их из предсказанных значений при основных колебательных перемещениях судна: вертикальной, бортовой и килевой качке, продольно-горизонтальном и поперечно-горизонтальном движении, а также рыскании. Зная размерения и геометрию корпуса, характеристики выступающих частей ниже ватерлинии, можно довольно быстро рассчитать параметры системы успокоения качки и подобрать оптимальную.
Поскольку крупные моторные суперъяхты отличаются сравнительно длинными узкими корпусами, они довольно плохо демпфируют бортовую качку, и с ней приходится бороться в первую очередь. Здесь мы сталкиваемся с так называемым парадоксом остойчивости, непонимание которого приводит к заблуждению. Может показаться, что чем выше остойчивость судна, тем оно менее восприимчиво к бортовой качке. Однако в реальности все ровно наоборот.
Парадокс остойчивости вызван следующими закономерностями. Во-первых, чем выше остойчивость, тем больше возмущающий момент при бортовой качке с периодом, соответствующим периоду собственных колебаний. Во-вторых, чем выше остойчивость, тем короче собственный период качки, отчего возрастает ощущаемое ускорение. В-третьих, укороченный период качки повышает вероятность возникновения резонанса, когда яхта стоит на якоре. Наконец, у более остойчивых лодок выше момент критического демпфирования, а значит, им нужны более крупные/мощные успокоители качки.
Вывод: все хорошо в меру, и не стоит гнаться за показателями остойчивости, значительно превышающими требования классификационных обществ, если на то нет веских причин.
Электрика лучше гидравлики?
Плавниковые успокоители качки с электрическими актуаторами стремительно завоевывают рынок благодаря своим преимуществам. В первую очередь это пониженное энергопотребление, компактность, тихая работа и возможность рекуперации энергии. Модели у производителей все крупнее — площадью 12 кв. м и более, которыми предлагают оснащать яхты длиной до 100 м. Может показаться, что гидравлические системы вот-вот канут в Лету, проиграв электрическим по всем фронтам.
Однако тут есть один нюанс: чем больше «плавники», тем прочнее должны быть их электрические актуаторы и редукторы, чтобы выдерживать высокие нагрузки при слеминге. Изготовить такие возможно, но цена начинает кусаться. Кроме того, электродвигатели крупных актуаторов весьма прожорливы, и на борту зачастую просто нет столько свободной электроэнергии. Именно поэтому многие верфи по-прежнему полагаются на гидравлические системы, когда речь идет о лодках длиной 50+ м.
Стоит добавить, что некоторые производители предлагают гибридные системы с электрогидравлическим приводом вроде новой F45 бренда Quantum. Она потребляет существенно меньше электричества в состоянии покоя, оставаясь тихой и холодной, предотвращает нежелательные колебания мощности и позволяет «плавникам» вырабатывать энергию, когда судно на якоре.
Куда поставить гироскоп?
Гироскопические успокоители качки прочно закрепились в сегменте глиссирующих лодок — от 7‑метровых круизеров до моторных яхт длиной до 40 м. У подобных систем успокоения качки есть ряд серьезных преимуществ по сравнению с «плавниками»: гиростабилизаторы не увеличивают сопротивление корпуса, не нуждаются в дополнительном оборудовании, безопасны для купальщиков, не требуют сухого дока для установки и обслуживания. Стабилизирующий момент у самых крупных моделей доходит до 1000 кН·м: одного такого гиростабилизатора достаточно для яхты вместимостью до 900 рег. т, а если разместить на борту несколько устройств, то они справятся с качкой на лодке вместимостью до 3000 рег. т.
То, что маховику гироскопа нужно время (обычно в пределах часа), чтобы раскрутиться и войти в рабочий режим, хорошо известно. При этом можно подумать, что для отключения гиростабилизации маховик нужно остановить. Это не так, поскольку стабилизирующий момент создается за счет углового момента маховика и его прецессионных колебаний. Если заблокировать ось прецессии, то даже при вращающемся маховике противодействия качке не будет.
Также неверно считать, что гиростабилизаторы необходимо размещать исключительно в диаметральной плоскости, в районе миделя. Теоретически их можно ставить где угодно, но лучше выбирать место в кормовой части, чтобы избежать ускоренного износа подшипников. Как правило, более всего пригоден моторный отсек, поскольку там и без того шумно, удобная подводка энергии и палуба подходит для установки тяжелого (до 25 т) агрегата. При этом гироскоп спокойно можно сместить к борту и поднять на метр-два выше ватерлинии: стабилизирующий эффект от этого хуже не станет.
